滾珠絲杠副車削加工及磨損特性
滾珠絲杠副車削加工及磨損特性
滾珠絲杠副是數(shù)控裝備的核心部件之一，其可將絲杠或螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為沿絲杠軸向的直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。與接觸螺旋面間存在較大滑動摩擦阻力的滑動螺旋傳動不同，滾珠絲杠副將滾珠置于絲杠和螺母滾道之間，運(yùn)動時克服數(shù)值較低且占主要地位的滾動摩擦，所需驅(qū)動力矩僅為滑動絲杠的三分之一。由于滾珠絲杠副具有定位精度好、傳動效率高、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被普遍使用在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中傳遞力和運(yùn)動，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件，尤其在有特殊工況要求的場合（如重載機(jī)械、航空航天），滾珠絲杠副起到不可替代的作用。滾珠絲杠副精度保持性是指在規(guī)定條件和時間下精度保持在某一精度等級的能力。滾珠絲杠副的精度保持性問題直接影響到自身乃至作為其配置，載體的數(shù)控機(jī)床的使用壽命與性能優(yōu)劣，嚴(yán)重制約了我國高檔數(shù)控機(jī)床的自主研制與生產(chǎn)。滾珠絲杠副的精度損失主要是由磨損造成的，精度保持性很大程度上取決于磨損，因此需要建立磨損與精度損失之間的關(guān)系。由于滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)封閉且滾道為螺旋形，導(dǎo)致其精度保持性問題的研究要比軸承復(fù)雜很多，已公開滾珠絲杠副精度保持性相關(guān)研究成果較少。因此迫切需要對滾珠絲杠副精度特性進(jìn)行理論研究，同時也需要從滾珠絲杠副的加工方面入手，改進(jìn)絲杠副的精度和性能。
車削屬于初加工，目前國內(nèi)加工螺紋大部分還是利用車削的方式，這種方式最大的難點(diǎn)就是很難保證進(jìn)給量的精度，絲杠的行程誤差通常也會由于車削時的系統(tǒng)誤差帶來。旋風(fēng)切削相比傳統(tǒng)的車削加工技術(shù)，具有刀具冷卻性好、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。利用旋風(fēng)銑的加工方式，相比傳統(tǒng)的車削加工，螺紋精度和絲杠螺紋外滾道表面粗糙度可以大大改善。冷擠壓是把待加工工件放入模具中，在室溫下通過壓力機(jī)將待加工工件擠壓使其產(chǎn)生塑性變形而制造成型的一種加工方式。滾珠絲杠螺紋滾道的冷軋加工成形過程主要是在摩擦力與壓力的作用下將金屬棒滾軋進(jìn)絲杠的加工區(qū)域，從而產(chǎn)生塑性變形。
滾珠絲杠副的精度損失主要是由磨損造成的，根據(jù)磨損機(jī)理的不同，磨損可分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損等幾種形式。滾珠絲杠副在運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)多種磨損形式。初始階段，滾道與滾珠的接觸面比較光滑，僅存在粘著磨損，絲杠副的精度損失也比較緩慢；隨著粘著磨損的進(jìn)行，絲杠副表面有金屬顆粒脫落，出現(xiàn)磨粒磨損；脫落后形成的新的金屬表面在潤滑介質(zhì)和高溫的作用下可能會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而造成腐蝕磨損。
到這個階段，絲杠的磨損量已急劇加大。另外，絲杠副在長期的循環(huán)接觸應(yīng)力的作用下，滾道表面可能有細(xì)微裂紋滋生，造成接觸表面材料的剝落，發(fā)生疲勞磨損。綜上，滾珠絲杠副的精度損失是在磨損作用下的一個復(fù)雜過程，精度損失過程可能受多種磨損形式的影響。但是，在滾珠絲杠副磨損量急劇加大前，精度損失主要發(fā)生在絲杠副的粘著磨損階段，即粘著磨損是其精度下降的根本原因。
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